จะตัดสินคุณภาพของเทอร์มิสเตอร์ได้อย่างไร? เลือกเทอร์มิสเตอร์ให้เหมาะกับความต้องการของคุณอย่างไร?

การประเมินประสิทธิภาพของเทอร์มิสเตอร์และการเลือกผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมต้องพิจารณาทั้งพารามิเตอร์ทางเทคนิคและสถานการณ์การใช้งานอย่างครอบคลุม นี่คือคำแนะนำโดยละเอียด:

I. จะตัดสินคุณภาพของเทอร์มิสเตอร์ได้อย่างไร?

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักเป็นแกนหลักในการประเมิน:

1. ค่าความต้านทานที่กำหนด (R25):

• คำนิยาม:ค่าความต้านทานที่อุณหภูมิอ้างอิงที่เฉพาะเจาะจง (โดยทั่วไปคือ 25°C)
• การตัดสินคุณภาพ:ค่าที่กำหนดนั้นไม่ได้ดีหรือไม่ดีโดยเนื้อแท้ สิ่งสำคัญคือค่าที่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบของวงจรใช้งาน (เช่น ตัวแบ่งแรงดันไฟ การจำกัดกระแส) ความสม่ำเสมอ (การกระจายตัวของค่าความต้านทานภายในชุดเดียวกัน) เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพการผลิตที่สำคัญ การกระจายตัวที่น้อยลงย่อมดีกว่า
• บันทึก:NTC และ PTC มีช่วงความต้านทานที่แตกต่างกันอย่างมากที่อุณหภูมิ 25°C (NTC: โอห์มถึงเมกะโอห์ม, PTC: โดยทั่วไปคือโอห์มถึงหลายร้อยโอห์ม)

2. ค่า B (ค่าเบต้า):

• คำนิยาม:พารามิเตอร์ที่อธิบายความไวของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ตามอุณหภูมิ โดยทั่วไปจะหมายถึงค่า B ระหว่างอุณหภูมิสองอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง (เช่น B25/50, B25/85)
• สูตรการคำนวณ: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• การตัดสินคุณภาพ:
  • กทช.:ค่า B ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความไวต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่ชันขึ้นตามอุณหภูมิ ค่า B ที่สูงจะให้ความละเอียดในการวัดอุณหภูมิที่สูงกว่า แต่ความเป็นเชิงเส้นจะแย่ลงในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ความสม่ำเสมอ (การกระจายตัวของค่า B ภายในชุด) เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
  • พีทีซี:ค่า B (แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ α จะพบได้บ่อยกว่า) อธิบายอัตราการเพิ่มขึ้นของความต้านทานที่ต่ำกว่าจุดคูรี สำหรับการใช้งานแบบสวิตชิ่ง ความชันของการกระโดดของความต้านทานใกล้จุดคูรี (ค่า α) ถือเป็นปัจจัยสำคัญ
  • บันทึก:ผู้ผลิตที่แตกต่างกันอาจกำหนดค่า B โดยใช้คู่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน (T1/T2) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสอดคล้องกันเมื่อเปรียบเทียบ

3. ความแม่นยำ (ความคลาดเคลื่อน):

• คำนิยาม:ช่วงความเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ระหว่างค่าจริงและค่าที่กำหนด โดยทั่วไปแบ่งได้ดังนี้:
  • ความแม่นยำของค่าความต้านทาน:ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ของความต้านทานจริงจากความต้านทานปกติที่ 25°C (เช่น ±1%, ±3%, ±5%)
  • ความแม่นยำของค่า B:ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ของค่า B จริงจากค่า B ตามปกติ (เช่น ±0.5%, ±1%, ±2%)
  • การตัดสินคุณภาพ:ความแม่นยำที่สูงขึ้นหมายถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีต้นทุนที่สูงขึ้น การใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง (เช่น การวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ วงจรชดเชย) จำเป็นต้องใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูง (เช่น ±1% R25, ±0.5% B) ผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำต่ำกว่าสามารถใช้กับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่าได้ (เช่น การป้องกันกระแสเกิน การระบุอุณหภูมิแบบคร่าวๆ)

4. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (α):

• คำนิยาม:อัตราสัมพัทธ์ของความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ (โดยปกติจะใกล้เคียงกับอุณหภูมิอ้างอิงที่ 25°C) สำหรับ NTC, α = - (B / T²) (%/°C) สำหรับ PTC จะมีค่า α บวกเล็กน้อยต่ำกว่าจุดคูรี ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อใกล้จุดนั้น
• การตัดสินคุณภาพ:ค่า |α| ที่สูง (ค่าลบสำหรับ NTC และค่าบวกสำหรับ PTC ใกล้จุดสวิตช์) ถือเป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วหรือความไวสูง อย่างไรก็ตาม นี่หมายถึงช่วงการทำงานที่มีประสิทธิภาพที่แคบลงและความเป็นเชิงเส้นที่แย่ลงด้วย

5. ค่าคงที่เวลาความร้อน (τ):

• คำนิยาม:ภายใต้สภาวะพลังงานเป็นศูนย์ เวลาที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์เป็น 63.2% ของความแตกต่างทั้งหมดเมื่ออุณหภูมิโดยรอบมีการเปลี่ยนแปลงแบบขั้นบันได
• การตัดสินคุณภาพ:ค่าคงที่เวลาที่เล็กลงหมายถึงการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมได้เร็วขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการวัดหรือการตอบสนองของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว (เช่น การป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน การตรวจจับการไหลของอากาศ) ค่าคงที่เวลาจะขึ้นอยู่กับขนาดบรรจุภัณฑ์ ความจุความร้อนของวัสดุ และค่าการนำความร้อน NTC แบบเม็ดขนาดเล็กที่ไม่ได้หุ้มห่อจะตอบสนองได้เร็วที่สุด

6. ค่าคงที่การสูญเสีย (δ):

• คำนิยาม:พลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ขึ้น 1°C เหนืออุณหภูมิโดยรอบเนื่องจากการสูญเสียพลังงานของตัวมันเอง (หน่วย: mW/°C)
• การตัดสินคุณภาพ:ค่าคงที่การกระจายตัวที่สูงขึ้นหมายถึงผลกระทบจากความร้อนที่เกิดขึ้นเอง (self-heat effect) น้อยลง (เช่น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นน้อยลงสำหรับกระแสเดียวกัน) ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ เนื่องจากค่าความร้อนที่เกิดขึ้นเองที่ต่ำหมายถึงความคลาดเคลื่อนในการวัดที่น้อยลง เทอร์มิสเตอร์ที่มีค่าคงที่การกระจายตัวต่ำ (ขนาดเล็ก บรรจุภัณฑ์มีฉนวนป้องกันความร้อน) มีแนวโน้มที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนจากความร้อนที่เกิดขึ้นเองอย่างมีนัยสำคัญจากกระแสที่วัดได้

7. กำลังไฟฟ้าสูงสุด (Pmax):

• คำนิยาม:กำลังสูงสุดที่เทอร์มิสเตอร์สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในระยะยาวที่อุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนดโดยไม่เกิดความเสียหายหรือการดริฟต์พารามิเตอร์ถาวร
• การตัดสินคุณภาพ:ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการกระจายพลังงานสูงสุดของแอปพลิเคชัน โดยมีระยะขอบที่เพียงพอ (โดยทั่วไปคือการลดค่า) ตัวต้านทานที่มีความสามารถในการรับพลังงานสูงกว่าจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่า

8. ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน:

• คำนิยาม:ช่วงอุณหภูมิแวดล้อมที่เทอร์มิสเตอร์สามารถทำงานได้ตามปกติในขณะที่พารามิเตอร์ยังคงอยู่ในขีดจำกัดความแม่นยำที่ระบุ
• การตัดสินคุณภาพ:ช่วงที่กว้างขึ้นหมายถึงการใช้งานที่มากขึ้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดและต่ำสุดในการใช้งานอยู่ในช่วงนี้

9. ความเสถียรและความน่าเชื่อถือ:

• คำนิยาม:ความสามารถในการรักษาค่าความต้านทานและค่า B ให้คงที่ในระหว่างการใช้งานในระยะยาวหรือหลังจากประสบกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและการจัดเก็บที่อุณหภูมิสูง/ต่ำ
• การตัดสินคุณภาพ:ความเสถียรสูงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง โดยทั่วไปแล้ว NTC ที่หุ้มด้วยแก้วหรือผ่านกระบวนการพิเศษจะมีความเสถียรในระยะยาวดีกว่า NTC ที่หุ้มด้วยอีพอกซี ความทนทานในการสลับ (จำนวนรอบสวิตช์ที่ NTC สามารถทนได้โดยไม่เสียหาย) เป็นตัวบ่งชี้ความน่าเชื่อถือที่สำคัญสำหรับ PTC

II. เลือกเทอร์มิสเตอร์ให้เหมาะกับความต้องการของคุณอย่างไร?

กระบวนการคัดเลือกเกี่ยวข้องกับการจับคู่พารามิเตอร์ประสิทธิภาพกับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน:

1. ระบุประเภทแอปพลิเคชัน:นี่คือรากฐาน

• การวัดอุณหภูมิ: NTCเป็นที่นิยมใช้ เน้นความแม่นยำ (ค่า R และ B), ความเสถียร, ช่วงอุณหภูมิการทำงาน, ผลของความร้อนในตัว (ค่าคงที่การกระจาย), ความเร็วในการตอบสนอง (ค่าคงที่เวลา), ความเป็นเส้นตรง (หรือว่าจำเป็นต้องชดเชยความเป็นเส้นตรงหรือไม่) และประเภทของบรรจุภัณฑ์ (หัววัด, SMD, หุ้มด้วยแก้ว)
• การชดเชยอุณหภูมิ: NTCมักใช้กันทั่วไป (เพื่อชดเชยการดริฟต์ในทรานซิสเตอร์ คริสตัล ฯลฯ) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณลักษณะอุณหภูมิของ NTC ตรงกับคุณลักษณะการดริฟต์ของส่วนประกอบที่ได้รับการชดเชย และให้ความสำคัญกับความเสถียรและความแม่นยำ
• การจำกัดกระแสไฟกระชาก: NTCเป็นที่ต้องการ พารามิเตอร์หลักคือค่าความต้านทานที่กำหนด (กำหนดผลจำกัดเริ่มต้น) กระแส/กำลังไฟฟ้าคงที่สูงสุด(กำหนดความสามารถในการจัดการในระหว่างการดำเนินการปกติ)ทนกระแสไฟกระชากสูงสุด(ค่า I²t หรือกระแสสูงสุดสำหรับรูปคลื่นเฉพาะ) และระยะเวลาการฟื้นตัว(เวลาในการทำให้เย็นลงสู่สถานะความต้านทานต่ำหลังจากปิดเครื่อง ส่งผลต่อการสลับแอปพลิเคชันบ่อยครั้ง)
• การป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน/กระแสเกิน: PTC(ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้) เป็นที่นิยมใช้กันทั่วไป
  • การป้องกันอุณหภูมิสูงเกินไป:เลือก PTC ที่มีจุดคูรีสูงกว่าขีดจำกัดอุณหภูมิการทำงานปกติเล็กน้อย โดยพิจารณาจากอุณหภูมิการทำงาน เวลาการทำงาน อุณหภูมิการรีเซ็ต และแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้าที่กำหนด
  • การป้องกันกระแสเกิน:เลือก PTC ที่มีกระแสค้างสูงกว่ากระแสทำงานปกติของวงจรเล็กน้อย และมีกระแสตัดต่ำกว่าระดับที่อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ พารามิเตอร์สำคัญ ได้แก่ กระแสค้าง กระแสตัด แรงดันไฟฟ้าสูงสุด กระแสสูงสุด เวลาตัด และความต้านทาน
  • การตรวจจับระดับของเหลว/การไหล: NTCนิยมใช้กันทั่วไป โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการให้ความร้อนด้วยตนเอง พารามิเตอร์สำคัญ ได้แก่ ค่าคงที่การกระจายตัว ค่าคงที่เวลาความร้อน (ความเร็วในการตอบสนอง) ความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้า และบรรจุภัณฑ์ (ต้องทนทานต่อการกัดกร่อนของตัวกลาง)

2. กำหนดข้อกำหนดพารามิเตอร์หลัก:ระบุปริมาณความต้องการตามสถานการณ์การใช้งาน

• ช่วงการวัด:อุณหภูมิต่ำสุดและสูงสุดที่ต้องวัด
• ข้อกำหนดความแม่นยำในการวัด:ช่วงข้อผิดพลาดของอุณหภูมิที่ยอมรับได้คือเท่าไร? ซึ่งจะกำหนดระดับความต้านทานและความแม่นยำของค่า B ที่ต้องการ
• ความต้องการความเร็วในการตอบสนอง:ต้องตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้เร็วแค่ไหน? สิ่งนี้จะกำหนดค่าคงที่ของเวลาที่ต้องการ ซึ่งส่งผลต่อการเลือกแพ็คเกจ
• อินเทอร์เฟซวงจร:บทบาทของเทอร์มิสเตอร์ในวงจร (ตัวแบ่งแรงดัน? ตัวจำกัดกระแสแบบอนุกรม?) เทอร์มิสเตอร์จะกำหนดช่วงความต้านทานที่กำหนดและกระแส/แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ ซึ่งส่งผลต่อการคำนวณข้อผิดพลาดจากความร้อนที่เกิดขึ้นเอง
• สภาพแวดล้อม:ความชื้น การกัดกร่อนทางเคมี ความเครียดเชิงกล หรือความจำเป็นในการใช้ฉนวน? สิ่งเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อการเลือกบรรจุภัณฑ์ (เช่น อีพ็อกซี่ กระจก ปลอกสแตนเลส เคลือบซิลิโคน หรือ SMD)
• ขีดจำกัดการใช้พลังงาน:วงจรสามารถจ่ายกระแสขับได้เท่าใด อุณหภูมิที่อนุญาตให้เกิดความร้อนเองได้เท่าใด ค่านี้จะกำหนดค่าคงที่การกระจายที่ยอมรับได้และระดับกระแสขับ
• ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือ:ต้องการความเสถียรสูงในระยะยาวหรือไม่? ต้องทนทานต่อการสลับเปลี่ยนบ่อยครั้ง? ต้องการความสามารถในการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้าสูงหรือไม่?
• ข้อจำกัดขนาด:พื้นที่ PCB? พื้นที่สำหรับติดตั้ง?

3. เลือก NTC หรือ PTC:โดยทั่วไปแล้วจะพิจารณาจากขั้นตอนที่ 1 (ประเภทของแอปพลิเคชัน)

4. กรองเฉพาะรุ่น:

• ศึกษาข้อมูลทางเทคนิคของผู้ผลิต:นี่เป็นวิธีที่ตรงและมีประสิทธิภาพที่สุด ผู้ผลิตหลักๆ ได้แก่ Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic และอื่นๆ
• พารามิเตอร์การจับคู่:อิงตามข้อกำหนดหลักที่ระบุในขั้นตอนที่ 2 ค้นหาแผ่นข้อมูลจำเพาะสำหรับรุ่นที่ตรงตามเกณฑ์ของความต้านทานที่กำหนด ค่า B เกรดความแม่นยำ ช่วงอุณหภูมิการทำงาน ขนาดแพ็คเกจ ค่าคงที่การสูญเสีย ค่าคงที่เวลา พลังงานสูงสุด ฯลฯ
• ประเภทแพ็คเกจ:
  • อุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว (SMD):ขนาดเล็ก เหมาะสำหรับ SMT ความหนาแน่นสูง ต้นทุนต่ำ ความเร็วตอบสนองปานกลาง ค่าคงที่การกระจายตัวปานกลาง ใช้พลังงานต่ำ ขนาดทั่วไป: 0201, 0402, 0603, 0805 เป็นต้น
  • หุ้มด้วยแก้ว:ตอบสนองรวดเร็วมาก (ค่าคงที่เวลาต่ำ) มีเสถียรภาพดี ทนทานต่ออุณหภูมิสูง มีขนาดเล็กแต่เปราะบาง มักใช้เป็นแกนหลักในหัววัดอุณหภูมิแบบแม่นยำ
  • เคลือบอีพ็อกซี:ต้นทุนต่ำ การป้องกันระดับหนึ่ง ความเร็วในการตอบสนอง ความเสถียร และความทนทานต่ออุณหภูมิอยู่ในระดับปานกลาง
  • แกน/เรเดียลลีด:การจัดการพลังงานที่ค่อนข้างสูง ง่ายต่อการบัดกรีด้วยมือหรือการติดตั้งผ่านรู
  • หัววัดหุ้มด้วยโลหะ/พลาสติก:ติดตั้งง่ายและปลอดภัย ให้ฉนวนป้องกันน้ำ ทนทานต่อการกัดกร่อน และป้องกันเชิงกล ความเร็วในการตอบสนองช้า (ขึ้นอยู่กับตัวเรือน/วัสดุอุด) เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการการติดตั้งที่เชื่อถือได้
  • ประเภทพลังงานแบบติดพื้นผิว:ได้รับการออกแบบมาเพื่อจำกัดกระแสไฟเข้าที่มีกำลังสูง ขนาดใหญ่ การจัดการพลังงานที่แข็งแกร่ง

5. พิจารณาต้นทุนและความพร้อมใช้งาน:เลือกรุ่นที่คุ้มค่าคุ้มราคา มีปริมาณการผลิตที่คงที่ และมีระยะเวลารอคอยที่ยอมรับได้ ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ รุ่นที่มีความแม่นยำสูง แพ็คเกจพิเศษ และตอบสนองรวดเร็ว มักมีราคาแพงกว่า

6. ดำเนินการตรวจสอบการทดสอบหากจำเป็น:สำหรับการใช้งานที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับความแม่นยำ ความเร็วในการตอบสนอง หรือความน่าเชื่อถือ ให้ทดสอบตัวอย่างภายใต้สภาวะการทำงานจริงหรือจำลอง

สรุปขั้นตอนการคัดเลือก

1. กำหนดความต้องการ:แอปพลิเคชันคืออะไร? วัดอะไร? ป้องกันอะไร? ชดเชยอะไร?
2. กำหนดประเภท:NTC (วัด/ชดเชย/จำกัด) หรือ PTC (ป้องกัน)?
3. ระบุพารามิเตอร์เชิงปริมาณ:ช่วงอุณหภูมิ? ความแม่นยำ? ความเร็วในการตอบสนอง? พลังงาน? ขนาด? สภาพแวดล้อม?
4. ตรวจสอบแผ่นข้อมูล:กรองโมเดลผู้สมัครตามความต้องการ เปรียบเทียบตารางพารามิเตอร์
5. รีวิวแพ็คเกจ:เลือกแพ็คเกจที่เหมาะสมตามสภาพแวดล้อม การติดตั้ง และการตอบสนอง
6. เปรียบเทียบต้นทุน:เลือกรุ่นที่ประหยัดและตอบโจทย์ความต้องการ
7. ตรวจสอบ:ทดสอบประสิทธิภาพตัวอย่างในสภาวะจริงหรือจำลองสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

ด้วยการวิเคราะห์พารามิเตอร์ประสิทธิภาพอย่างเป็นระบบและนำมารวมกับข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน คุณจะสามารถประเมินคุณภาพของเทอร์มิสเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเลือกเทอร์มิสเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ โปรดจำไว้ว่าไม่มีเทอร์มิสเตอร์ที่ "ดีที่สุด" มีเพียงเทอร์มิสเตอร์ที่ "เหมาะสมที่สุด" สำหรับการใช้งานเฉพาะด้านเท่านั้น ในระหว่างกระบวนการคัดเลือก เอกสารข้อมูลโดยละเอียดคือข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้ที่สุดของคุณ